Aprovechamiento de la Energía Undimotriz

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Aprovechamiento de la Energía
Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Ing. Mario Pelissero - Mg. Ing. Alejandro Haim
Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Tipos de energías marinas
Mareomotriz
Corrientes Marinas
Undimotriz
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Térmica Oceánica
Osmótica
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
El origen es la energía que emite el sol
Diferencia de presión de la masa de aire
Viento
Presión del viento sobre la superficie el mar
Deformación de la superficie del mar (ondulación)
Ondas marinas
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Formación de ondas marinas
Atracción Luna y Sol
Variaciones rápidas de presión atmosférica
Sismos y erupciones volcánicas
Acción del viento
Movimientos oscilatorios
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Tipos de ondas y el período que las caracteriza
Elaboración propia
Fuente de datos: DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ENERGÉTICAUNIVERSIDAD DE CANTABRIA, Pedro Fernández Díez
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
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Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Las ondas se trasladan, pero no las partículas de agua, que se mueven en
trayectorias elípticas o circulares
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Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Tipo de energía que se quiere captar: hidráulica,
potencial, cinética
Energía Cinética:
Velocidad de la onda
B
Energía Potencial:
altura que posee la ola
Energía Hidráulica
A
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Diferencia de presión
A-B
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Energía Undimotriz
A pesar de ser una energía renovable dependiente de las
condiciones climáticas, en el mundo científico existe el consenso
de que el recurso undimotriz es:
• Constante
• Predecible
• De alta concentración energética
• Pueden aparecer ondas en lugares de escaso viento pues se
originan en sitios lejanos y se trasladan casi sin perder energía
Mg. Ing.
Mg.Haim
Ing. Haim
– Ing.– Pelissero
Ing. Pelissero
– Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Datos comparativos de la densidad energética de los
distintos tipos de energías renovables
•
•
•
•
Biomasa: 0,6 W/m² [1]
Solar: 200 W/m² [2]
Eólica: 400 a 600 W/m² [2]
Undimotriz: 2.000 a 3.000 W/m² [2]
• La energía de las ondas es una energía concentrada:
• 5 veces mas que la energía eólica [2]
• 10 a 30 veces mas que la energía solar [2]
[1] Ing. Agr. M. Sc. Jorge A. Hilbert, Clase Biomasa, Maestría Energías Renovables 2010 – UTN
[2] Pedro Ibáñez, Robotiker Tecnalia, España
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Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Cálculo de la potencia de las ondas
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b: ancho de frente de onda
A: amplitud de onda
H: altura de ola
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
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Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Cálculo de la potencia de las ondas
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Siendo :
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= 1,963
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
[m]
b: ancho de frente de onda [1m]
A: amplitud de onda [m]
H: altura de ola [m]
T: periodo [seg]
g: 9,81 m/s2
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Cálculo de la potencia de las ondas
Potencia por metro de frente de onda = 1,963 H² x T[*]
Siendo: T = período en segundos y H = altura de onda
Ejemplo: H = 2 m ; T =10 s
Potencia= 1,963x10x4 = 78 kW/metro de frente de onda
[*] Pedro Ibáñez, Robotiker Tecnalia, España
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Energía Undimotriz
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Energía Undimotriz
Panorama mundial
Un boletín de la UNESCO del año 2009 informaba que la
potencia disponible del recurso undimotriz en todo
nuestro planeta era del orden de los 200 GW
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Energía Undimotriz
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Energía Undimotriz
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Equipos de Aprovechamiento de Energía Undimotriz
• País: Brasil - Ceará
• Estado: construcción
• Transformación:
Undimotriz –
hidráulica - Eléctrica
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Energía Undimotriz
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MUTRIKU
Sistema de columna de agua oscilante (OWS)
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Energía Undimotriz
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MUTRIKU
Sistema de columna
de agua oscilante
OWS
• Estado: Funcionando
desde 08/07/2011
• País: España, región vasca
• Potencia: 269 kW
• Transformación:
Undimotriz – aire a
presión – turbina
• Costo: € 6,7 MM
• Abastecimiento: 600
personas
• Evita: 600 ton CO2/año
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Pelamis
• Ubicación: Portugal
• Potencia: 750 kW
• Transformación: Sistema
hidráulico – turbina hidráulica
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Energía Undimotriz
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OPT (Ocean Power Technologies)
• Ubicación: Escocia , España Santander
• Potencia: 150 kW
• Transformación: Sistema
hidráulico – turbina hidráulica
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Energía Undimotriz
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Recurso Nacional
Potencial mundial: 200 a 500 GW
• Costa Argentina: 29 a 97 kW/m de
frente de ola.
• Costa Argentina: 5.087 km
• Plataforma marina de 200 millas de
baja profundidad.
• Zona de explotación exclusiva del Mar
Argentino: son 2.809.237km², una de
las más grandes del mundo
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Energía Undimotriz
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Características de nuestra costa
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Sedimentos de la
Plataforma Argentina
Energía Undimotriz
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Puerto de Quequén – Prov. de Bs As.
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Energía Undimotriz
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Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
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Recurso Undimotriz en el Puerto de Quequén
Disponibilidad del recurso undimotriz: f(hs)
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Dirección de potencia
de ola
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Proyecto
Aprovechamiento de la Energía Undimotriz
Tiene como objetivo la investigación y el desarrollo de
equipos y dispositivos innovadores capaces de
transformar la energía undimotriz en energía eléctrica
para su utilización en poblaciones dispersas de nuestra
costa patagónica.
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Energía Undimotriz
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Integrantes del proyecto
• Dirección: Ing. Mario A. Pelissero (Esp. Química)
• Coordinación: Ing. Pablo Alejandro Haim (Esp. Mecánica)
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Sistemas Mecánicos: Ing. Pablo A. Haim, Ing. Germán Suppo, Ing. Mariano Montoneri,
Prof. Roberto Tula, Emiliano Cireli (Esp. Mecánica),
Construcciones Marinas: Ing. Diego Gagniere (Esp. Naval)
Sistemas Eléctricos: Ing. Federico Muiño y Prof. G. de Vita (Esp. Eléctrica)
Equipamientos electrónicos: Ing. Ernesto Boeiro (Esp. Electrónica)
Materiales: Ing. Mario A. Pelissero (Esp. Química)
Energías renovables y medio ambiente: Ing. Mario A. Pelissero (Esp. Química), Ing. Pablo
A. Haim y Prof. Roberto Tula (Esp. Mecánica)
Oceanografía: Lic. Francisco Galia, Lic. Ana Julio Lifchitz y Ing. Pablo A. Haim
Gestión y administración: Ing. Guillermo Oliveto e Ing. Pablo A. Haim
Sistemas de la Información: Ezequiel Heinke
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Estado del proyecto
• Estudio del estado del arte
• Estudio condiciones del Mar Argentino
• Diseño de dispositivos mecanismos, estructuras, sistemas
eléctricos y electrónicos
• Cálculo y dimensionamiento
• Construcción de dispositivo 1:20
• Construcción de dispositivo 1:10 (2013)
• Construcción de equipo 1:1 (2015)
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Energía Undimotriz
Departamento de Ingeniería Mecánica
Render del equipo en el mar
Datos Principales:
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Largo del cuerpo del equipo: 3 m
Diámetro de las boyas: 3 m
Peso de las boyas: 10 ton
Largo del brazo: 6 m
Maqueta Funcional 1:20
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero – Prof. Roberto Tula
Simulación del equipo
Energías Renovables
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Cálculo de la potencia del equipo
Datos
Masa boya: 10 tn
Diámetro boya: 3 m
Altura ola: 2 m
Período: 10 seg.
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero
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Energías Renovables
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Caso de un parque undimotriz
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Cantidad de boyas: 200
Pérdidas del 25%
Potencia por boya: 30 kW
Potencia total: 6.000 kW = 6 MW.
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero
Energías Renovables
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
La potencia de 6 MW serían suficientes para:

Suministrar energía eléctrica a 5.000 hogares
(20.000 personas).

Evitar la generación de 15.000 toneladas de CO2
anuales, equivale al efecto depurativo de
2.000 hectáreas de bosque.
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Energías Renovables
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Impacto Visual
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero
Energías Renovables
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Conclusiones finales
La energía undimotriz resulta de:
• Elevada densidad energética
• Consistencia en la disponibilidad energética durante
todo el año
• Gran potencial de nuestro mar
• Tecnológicamente accesible
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero
Energías Renovables
Departamento de Ingeniería Mecánica
Ing. Mario Pelissero – Mg. Ing. Alejandro Haim
Prof. Roberto Tula
undimotriz@gmail.com
http://www.mecanica.frba.utn.edu.ar/energiaundimotriz
Mg. Ing. Haim – Ing. Pelissero
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